《民航飞机电气系统（第2版）》课件 第0、1章 飞机电气系统概述、电路基本知识

绪论飞机电气系统概述§0-1飞机供电系统的功用和构成一.电源系统的组成和功用飞机上电能产生、调节、控制、变换和传输分配系统称为飞机供电系统。

飞机供电系统(powersupplyingsystem)：飞机电源系统飞机输配电系统飞机供电系统飞机电源系统(AircraftElectricalsystem)：飞机电源系统通常由主电源、辅助电源、应急电源、二次电源和地面电源及其联接与监控部分组成，飞机上电能产生、调节、控制和电能变换部分的总称。飞机电源系统组成：主电源由航空发动机直接或间接传动的发电机，飞机正常飞行时向全机提供电能。辅助电源是飞机发动机未工作或部分主电源发生故障时向飞机供电的电源。应急电源是主电源故障后向飞机飞行必须的用电设备供电的电源。二次电源由电能变换器构成，将主电源电能转变为其他形式的电能，以适应不同用电设备的需要。飞机停于机场，地面电源向飞机供电，以供在地面通电检查机上用电设备和起动飞机发动机。主电源辅助电源应急电源二次电源地面电源飞机输配电系统：由电源汇流条到用电设备端的部分。飞机输配电系统又称飞机电网，由电线、配电装置和保护元件等构成。配电方式集中式分散式混合式混合式配电混合配电方式设有多个用电设备汇流条，分布于用电设备附近，称为二次配电装置，所有电源的电能仍集中在中心配电装置，二次配电装置由中心配电装置供电，简化中心配电装置。配电方式集中式配电分散式配电集中式配电系统的电源电能送到中心配电装置，所有用电设备通过导线连接到配电装置，飞机上的电源处于并联工作状态，集中式仅适合于小型飞机。分散式配电系统是各电源产生的电能送到各自的配电装置，向就近的用电设备供电，一旦某电源故障，由它供电的设备转由正常工作的电源供电，这种配电方式比较简单可靠。远端配电-对于大部分115V交流负载和28V直流负载，通过远端的方式配送电力；-787飞机一共装有17个RPDU（远端电源分配单元）。RPDU英文：RemotePowerDistributionUnit

中文：远程动力分配组件配电系统控制方式：常规式遥控式固态式电源线和用电设备输电线都集中于座舱内。

由飞行员控制电源和用电设备电路的接通或断开。常规式配电系统控制特点：座舱内只有控制线，没有供电线。遥控式配电系统控制应用微型计算机和分时多路传输总线

来控制电源和用电设备的通或断。减轻了飞行人员的负担，降低了飞机

电网的重量，提高了电网的可靠性

和维修性。固态式配电系统控制配电汇流条设于用电设备附近。飞行员在座舱内通过继电器或接触器接通或断开电路。二.正常和非正常供电在飞机的飞行准备、起飞爬升、着陆和停机等各个阶段，供电系统能连续地完成全部功能性工作，称为飞机正常供电状态。飞机正常供电状态:飞机非正常供电状态:

非正常工作状态是一种意外的短时失控状态，发生不可控制恢复到正常工作状态必须设计为可控制的动作。飞机主电源不能提供足够的或符合规定要求的电功率，使用应急电源的工作状态，称为供电系统应急工作状态。蓄电池——应急供电时间至少30分钟应急发电机——长时间供电电源应急电源三.电源容量的选取飞机电源系统的容量等于飞机上主发电系统的台数与单台发电系统额定容量的乘积。直流电源容量单位为千瓦(kW)，交流电源为千伏安(kVA)。飞机低压直流发电机的额定容量有3、6、9、12和18kW等数种；

交流电源的额定容量有15、20、30、40、60、90、120和150kVA等数种。§0-2飞机用电设备1.用电设备分类飞行关键设备任务关键设备一般用电设备飞行关键设备正常供电期间由主电源供电，当主电源失效转入应急供电时，应能自动或人工地转为由应急电源供电。确保飞机安全返航或就近降落(包括维持可操纵飞行)所必需的最低限度的用电设备。如：仪表、飞行控制系统、仪表着陆系统和通信电台等。完成飞行任务所必须的设备。如：座舱增压和空调设备等。在飞机应急供电时，为确保重要负载得到供电，将视故障的严重程度，切除部分乃至全部任务关键设备。任务关键设备不能正常工作时，并不危及飞行安全的设备。如：座舱照明和厨房炊具等。根据故障的严重程度，将首先切除部分以至全部一般用电设备。一般用电设备乘务员电门面板厨房灯光2.用电设备对电能的要求用电设备的供电频率特性（直流、交流；恒频、变频）；用电设备的起动特性(白炽灯、电动机)；用电设备的输入电压特性（电压大小、稳定性；稳态变化、瞬态变化）；用电设备对供电系统的影响。机载设备余度供电：普通负载由主发电机供电；重要负载由主发电机，应急发电机供电；飞行关键负载可由主发电机、应急发电机、主蓄电池、飞控蓄电池和主发电机及应急发电机的永磁机供电，构成了六余度供电。应急发电机可由发动机引气或液压马达二余度驱动。§0-3未来先进飞机电源系统多电飞机(MEA,MoreElectricalSystem)

计划——波音公司B787和空客A380。使用电力驱动方式来替代传统飞机上采用的气动驱动方式。A380多电飞机方案多电飞机的综合模块化第1章电器基本知识§1-1电接触和气体导电的基本理论一、概述电接触：导体之间的电路接触。作用：将电流的通路从一个线路延续到另一个线路。电接触的分类：按导体连接方式的不同分成两类：静态电接触和动态电接触。(a)静态电接触；(b)、(c)动态电接触触点的结构形式：单断点触点和双断点桥式触点单断点触点双断点桥式触点单断点触点的结构触点灭弧能力比较差，用于小负载开关电路，在大负载的开关电器中一般不采用。双断点桥式触点多用于航空接触器的触点系统。具有较强的熄弧能力，控制飞机直流、交流电源的接触器都采用双断点桥式结构。动静触点接触面外形的几何形状：点接触、线接触和面接触点接触：继电器触点线接触：面接触：电流小、电压低、触点压力较小电流大、电压高、触点压力较大介于两者之间触点工作状态：(1)闭合状态，保证电流顺利通过；(2)断开状态，保证电路可靠断开；(3)闭合过程，由断开状态到闭合状态的过渡过程；(4)断开过程，由闭合状态到断开状态的过渡过程。

接触电阻气体放电(电弧与火花)触点磨损二、接触电阻Rj1、接触电阻的产生（1）收缩电阻RS（2）膜电阻RM两个金属导体互相接触时，在接触区域内存在着一个附加电阻，这个附加电阻称为接触电阻。接触表面的凹凸不平，使导体的实际接触面积减小，因电流流过接触面时要发生严重的收缩现象（电流分布线会剧烈收缩）而产生所谓收缩电阻。接触面电流收缩现象接触面暴露在空气中，因而会在表面形成一层薄膜，如氧化膜之类附着在表面上，这就是表面膜电阻。膜电阻使接触电阻值升高，甚至造成触点不通，这种现象叫做触点污染。为了恢复良好的导电性，可以利用机械力的作用（如增加接触压力），把膜压碎。2、接触电阻的效应3、影响接触电阻的因素接触电阻触点温升接触压降触点材料的性质（材料的性质包括电阻率、材料的机械强度和硬度以及化学性质等）接触形式（点、线、面。一般说来，面接触接触点最多，收缩电阻最小，点接触收缩电阻最大。）接触压力接触表面状况接触电阻电能损耗升高，触点温度上升。温度过高会使触点局部熔化并焊接在一起，使触点无法继续工作。接触点两端的电压降称接触压降。接触压降与触点温升对应关系。触点熔焊电流超过熔化电流的20%～30%时，触点开始焊接。触点熔焊现象常见于大电流电器，如飞机发电机的输出接触器等。触点冷焊触点的粘接或粘附。触点在完全无电流通过的情况下，外加压力作用下，触点的接触表面上塑性变形而引起的。（加大接触压力，使收缩电阻和膜电阻都减小，所以总的接触电阻将减小。）（触头表面光洁度越差，越容易污染和生成氧（或硫）化膜，接触电阻越大。）游离：处于原子最外层轨道上的电子是不稳定的，它可在外加能量（光、热、碰撞)相当大时跳出原子轨道成为自由电子。失去电子的原子核便成为带正电荷的粒子(正离子)。三、触点间的电弧与熄弧方法1、触点放电的基本理论消游离:气体中带电粒子减少的过程。1)复合。两个带异性电荷的粒子相遇时中和而失去电荷的现象称为复合。降低温度和增高气压都可以促进复合过程的进行。2)扩散。气体中游离的带电粒子,由浓度高的地方向浓度低的地方运动称为扩散。降低电弧表面温度,或增高气压,可以促进扩散过程的进行。2、电弧的产生极限燃弧参数触点分离接触压力接触电阻触点熔化液桥断开电弧极限燃弧电流极限燃弧电压极限燃弧参数与触点材料和空气介质条件有关。熔化的金属桥接在两个触点之间，成为维持电流的通道称为金属液桥，简称为液桥。生成电弧的条件：断开电路的电流和断开后加在触点间的电压都超过触点的极限燃弧电流和极限燃弧电压。3、飞机电器中常用的熄弧方法

气体吹弧（拉长电弧）

磁吹弧（拉长电弧）利用石英砂粒间隙熄弧（冷却）

玻璃管式保险丝熄弧（增压）

利用加速弹簧熄弧（迅速拉断）

降低电弧表面温度基本方法拉长电弧增高气压具体方法电弧发生时，灭弧材料（石棉—有机硅基树脂）受热产生大量气体吹向电弧，加强消游离过程。电弧中带电质点扩散而渗入石英砂粒的空隙中，受到了石英砂的冷却，和加强消游离作用，将电弧熄灭。管内压力增大而使游离受到阻止。管内热量可由管壁及金属管脚很快传递出去，在冷却作用下加强了消游离过程，从而使电弧熄灭。构造上装有加速动作弹簧，使触点断开时的动作速度加快，迅速将电弧拉断。电弧受电磁力的作用向距触点较远的地方拉长，冷却加强消游离，电弧熄灭。磁吹弧原理自磁吹弧原理四、火花放电和灭火花电路

1、火花放电的产生原因：触点电路电流小于极限燃弧电流触点间电压达到间隙的击穿电压条件：电感中储存的能量2、火花放电的危害①引起触头烧损②产生虚假的高频信号触点间隙具有电容的作用特点：不稳定放电3、灭火花电路a.释放电感储能c.释放电感储能b.限制触点间电压电感中的能量通过R2C灭火花电路形成通路，使电感中的磁能在RLC振荡回路中消耗。电感中的能量通过R2C灭火花电路形成通路，使电感中的磁能在RLC振荡回路中消耗。在触点断开过程中，自感电势使整流二极管导通，从而将电感的能量消耗在触点之外。五、触点磨损触点磨损机械磨损化学磨损电磨损液桥磨损电弧磨损火花磨损触点材料要求良好的导电性能良好的导热性能有足够的机械强度良好的化学稳定性银铂铱合金陶瓷合金常用触点材料工作的触点应该满足以下条件：1）触点的电压和电流不应该超过额定值；2）触点上的压力在正确范围内。3）保持触点的清洁。4）防止水、油、尘土等进入机件内部。§1-3电磁铁一、电磁铁的基本组成1－线圈；2－静铁心；3－衔铁；4－返回弹簧；5－工作气隙电磁铁结构示意图电磁铁是一种通电后对铁磁物质产生吸力，把电能转换为机械能的电气元件。电磁铁结构形式图a)E形电磁铁;b)螺管式电磁铁;c)拍合式电磁铁线圈通以直流电产生励磁的是直流电磁铁，飞机上均使用直流电磁铁。直流电磁铁可拍合式、吸入式和旋转式。二.直流电磁铁的工作原理

直流电磁